BÚSQUEDA DE VIDA INTELIGENTE EN EL UNIVERSO Introducción Taller número 1.3

NOTAS PARA EL PROFESOR

Objetivo: Analizar​ la fórmula de Drake y estimar la existencia de vida inteligente en el Universo. Conocer las misiones que han enviado mensajes al exterior y posibles señales detectadas en la Tierra desde el exterior.

Edad recomendada: ​de 12 a 18 años

Resumen de las actividades:

1. Se empieza con un video introductorio sobre la fórmula de Drake. Se pregunta a los alumnos sobre sus propias ideas acerca de la existencia de vida en el Universo. Los alumnos trabajan en grupos de 2-4 y comparan sus resultados con los demás grupos. Se organiza un debate a nivel de clase sobre el posible peligro de contactar con civilizaciones extraterrestres 2. Se analizan los parámetros de la fórmula de Drake 3. Se explica cómo se buscan señales extraterrestres 4. Los alumnos investigan sobre los mensajes enviados

Temporización: 2 horas

Contenidos clave curriculares: 1. Modelo de la evolución 2. Historia del Universo, de la Tierra y la Vida 3. Fases de una investigación. Diseño de un procedimiento experimental 4. Teorías y hechos experimentales. Controversias científicas. Ciencia y pseudociencia

Competencias científico-tecnológicas: ✓ Competencia 1: Identificar y caracterizar los sistemas físicos y químicos desde la perspectiva de los modelos, para comunicar y predecir el comportamiento de los fenómenos naturales ✓ Competencia 2: Identificar y caracterizar los sistemas biológicos y geológicos desde la perspectiva de los modelos, para comunicar y predecir el comportamiento de los fenómenos naturales ✓ Competencia 3: Interpretar la historia del Universo, la Tierra y de la vida utilizando los registros del

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pasado

Competencias digitales:

✓ Competencia 8: Realizar actividades en grupo utilizando herramientas y entornos virtuales de trabajo colaborativo

Metodología didáctica: ● trabajo en grupo, ● debate, ● co-evaluación, ● uso de las tecnologías de la información y comunicación

Recursos: ● Ordenador del profesor con acceso a internet y proyector ● Ordenadores de los alumnos con acceso a internet. ● Página web,​ taller 1.3. Introducción. Fórmula de Drake ● Audio en la página web: Audio​ en MP3

Lecturas recomendadas: Para alumnos: ○ Cosmos: A Space-Time Odyssey: Los​ inmortales;​ 2014 ○ Canal de youTube Date​ un voltio ○ https://www.seti.org/ ○ http://setg.mit.edu/ ○ https://es.gizmodo.com/astronomos-del-seti-advierten-que-enviar-mensajes-al-es- 1779573462 ○ https://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_Wow! ○ http://weti-institute.org/

Para profesores:

● Programa SETI https://es.wikipedia.org/wiki/SETI​ ,​ ● El programa SETI tiene una sección dedicada a la educación https://www.seti.org/​ ● Formación estelar https://es.wikipedia.org/wiki/Formaci%C3%B3n_estelar​ ● https://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation ● https://es.wikipedia.org/wiki/Hip%C3%B3tesis_de_la_Tierra_especial ● https://es.wikipedia.org/wiki/SETI@home#Software

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● https://es.wikipedia.org/wiki/Mensaje_de_Arecibo ● https://es.wikipedia.org/wiki/Disco_de_oro_de_las_Voyager ● https://es.wikipedia.org/wiki/Placa_de_la_Pioneer ● Heller, R., Pudritz, R.; . The Search for Extraterrestrial Intelligence in ’s Solar Transit Zone; Mary Ann Liebert; 2016; https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1603/1603.00776.pdf

● https://www.timetoast.com/timelines/dipity-online-timeline

➢ Datos de entrada para la propuesta gamificada: V​ alores para los parámetros de la fórmula de Drake. ➢ Insignias: M​ asa de la estrella, período orbital del exoplaneta.

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TALLER

INTRODUCCIÓN:

Tiempo: 30​ minutos.

Contenido: ​Entender que el cálculo de la aparición de la vida depende de la probabilidad.

La actividad empieza mostrando un video sobre la probabilidad de la existencia de la vida en la Tierra: https://www.youtube.com/watch?v=9NxJEELpXKY​ ​(4 minutos en castellano)

Se pueden pedir sobre el video las siguientes preguntas:

1. No hay indicios de vida inteligente en el resto del Universo a) Cierto b) Falso

2. No sabemos definir qué es la vida a) Cierto b) Falso

3. ¿Dónde no podemos encontrar vida? a) Cerca de una estrella de b) Sistema de estrellas dobles neutrones

4. La fórmula de Drake sirve para: a) Estimar el número de civilizaciones inteligentes en el Universo b) Estimar el número de civilizaciones inteligentes en nuestra Galaxia

5. La franja de habitabilidad es la: a) Región cerca de una estrella donde se puede encontrar vida b) Región cerca de una estrella donde el agua se encuentra en forma líquida

6. Para buscar vida inteligente: a) Buscamos seres capaces de comunicarse con señales de radio b) Buscamos seres parecidos a nosotros

Se sigue con una breve discusión sobre la cantidad de planetas con vida inteligente que los alumnos creen que existen, comentando cada elemento de la fórmula de Drake por separado:

● estrellas con planetas ● planetas en la zona habitable

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● planetas con vida ● planetas con vida inteligente ● planetas con vida inteligente capaces de comunicarse

Se deja a los alumnos contrastar sus proyecciones en grupos de 3 y cambiarlas, si así lo creen necesario. Las proyecciones realizadas por los alumnos se guardarán para compararlas con los resultados al aplicar la fórmula con los datos científicos.

Se orienta el debate acerca de la idoneidad de contactar con civilizaciones extraterrestres. Se realiza una lectura individual del siguiente artículo​ e incluso se puede organizar un juego de rol en que la mitad de la clase esté a favor de enviar mensajes y la otra en contra.

Si se tiene acceso a Internet se puede explorar la página de WETI ¿Qué es WETI?

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DESARROLLO

Tiempo: 60​ minutos. Contenido: Fórmula​ de Drake

Los alumnos trabajarán en equipos de 2 y estudiarán la imagen de la fórmula de Drake. Deberán escribir en un muro colaborativo como https://es.padlet.com​ ​sus cálculos a priori.

Se analiza cada factor de la fórmula:

R​* ​TASA DE FORMACIÓN DE ESTRELLAS EN LA GALAXIA • La tasa de formación de estrellas es el número de estrellas que se forman anualmente

• La tasa de formación estelar varía entre 1,5-​3​ ​por año. • Se estima que hay 100 billones de estrellas en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

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fp​ FR​ ACCIÓN DE ESTRELLAS CON SISTEMAS PLANETARIOS • Dados los sistemas planetarios descubiertos hasta ahora, se calcula que el 100%​ ​de​ las estrellas tienen planetas. • Algunos científicos son menos optimistas y apuntan al 50%.​

ne​ PL​ ANETAS CON UN ENTORNO ADECUADO PARA LA VIDA • Este factor depende del tipo de estrella, de la energía que el planeta reciba de la estrella o de otra fuente, de la posibilidad que el planeta tenga atmósfera, etc. • Los datos del telescopio Kepler sugieren que el 22% de los planetas descubiertos son rocosos y con agua líquida. • Este tipo de planetas son llamados planetas “ricitos de oro” (Goldilock​ planet)​ porque, como en el cuento , la vida se encuentra en un planeta ni muy frío, ni muy caliente, ni muy grande, ni muy pequeño. • Basándonos en nuestro Sistema Solar, un ​planeta puede albergar vida. • Datos más optimistas apuntan a un valor

de ne​​ de 5.​

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fe​ PLANETAS​ DONDE APARECE LA VIDA • Se define la vida tal y como se conoce en la Tierra. • Según la experiencia en nuestro Sistema Solar, estamos seguros que la vida ha aparecido en una fracción de 1/2​ .​

• Algunos científicos estiman que fe​ ​podría llegar a 1​,​ si se encuentra vida en Marte, , Encélado, o Titán. Se ha comprobado que allí donde se desarrolla, la vida es fuerte, pero aún no se ha descubierto si apareció sola (abiogénesis​ )​ o vino del exterior (​ ).​

➢ Abiogénesis: H​ipótesis según la cual la vida surgió de la Tierra a partir de materia no viva, como compuestos orgánicos.

➢ Panspermia: E​sta hipótesis defiende que la vida se originó fuera de la Tierra y llegó a ella, quizás a través de cometas o meteoritos.

fi​ PLANETAS​ CON VIDA INTELIGENTE • No sabemos si la inteligencia es la evolución natural de la vida, lo que lleva

a fi​ = 100%​ ,​ aunque sería del 50% si se llega a demostrar que la vida apareció en Marte pero se extinguió. • Drake mismo consideró que este parámetro era del 1%.​ • La localización de nuestro Sistema Solar en la galaxia, ocasiona un nivel bajo de radiación de las supernovas, que se encuentran en el centro de la galaxia. Se estima que sólo un 10​ ​-7 de​ sistemas tienen niveles de radiación semejantes.

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fc​ ​CIVILIZACIONES CAPACES DE EMITIR SEÑALES

• En la Tierra, no todos los seres con algo de inteligencia desarrollan tecnología capaz de emitir señales en el espacio: el mismo Drake estimó para este parámetro un valor entre de ​0,01 ​y 0,1​ • También hay que tener en cuenta la distancia a la que se pueden encontrar estas civilizaciones: cuánto tiempo pueden tardar sus señales en llegar a la Tierra, así como la capacidad de nuestros telescopios de detectar señales muy lejanas.

L ​TIEMPO QUE LAS CIVILIZACIONES TARDAN EN EMITIR SEÑALES • Basándonos en nuestra historia, la humanidad construyó su primer radiotelescopio en 1938. Si somos muy pesimistas y creemos que nuestra civilización morirá mañana, L será la resta entre el año actual y 1938. • Otros estudios apuntan que, una vez una civilización se ha desarrollado tecnológicamente, el riesgo de desaparición es muy alto. Historiadores de civilizaciones antiguas argumentan que una civilización tiene una vida de 304 años,​ mientras que otros proponen que una civilización desarrollada puede llegar a ser inmortal y tener casi la edad del Universo.

• Hay que tener en cuenta que: “S​ólo hay

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un pequeño período en el desarrollo de su sociedad donde todas sus comunicaciones se enviarán a través de los medios más primitivos y menos protegidos”.​ ( Snowden, ex-trabajador de la CIA)

A continuación, calculamos el valor optimista​ y​ el pesimista​ para​ la fórmula con los valores verde y rojo marcados en los textos. Se introducen los parámetros en la página web:

PESIMISTA N = 1,5 * 0,5 *1 * 0,5 * 10​-7 ​* 0,01 * 304 = ​0,0000001824

OPTIMISTA N = 3 * 1 *5 *1 * 1 * 0,1 * 10​9 ​= 1.500.000.000​

Como se ve, los resultados difieren mucho dependiendo de los valores introducidos en los parámetros, que además están basados en conjeturas. Hay que tener en cuenta que, con un solo ejemplo de vida en el Universo donde basarse, todos los valores introducidos son especulativos, con lo que no se puede llegar a un resultado concluyente o significativo. En resumen, saber si hay vida fuera de la Tierra se limita a determinar si N es mayor o menor que 1. Si N es menor que 1, entonces la vida en la Tierra​ es rara,​ teoría que afirma que la vida surgió de una cadena de posibilidades y por lo tanto se trata de un fenómeno muy improbable. Si N es mayor que 1, la vida debe ser relativamente común en el Universo. Es el llamado principio​ de mediocridad ​o de Copérnico, que afirma que la Tierra no tiene nada de especial. Sin embargo, si añadimos que puede haber 2 trillones de galaxias en Universo observable, las probabilidades aumentan significativamente, dado que la fórmula de Drake da el resultado para sólo nuestra Galaxia. Así que la pregunta es: ¿por qué somos incapaces de detectar vida en el Universo? Se invita a los alumnos a que busquen por Internet la paradoja de Fermi​ y que la expliquen con sus propias palabras, añadiendo su definición en el mural online del padlet. La Paradoja de Fermi reflexiona sobre el hecho que los astrónomos no han recibido señales de ninguna civilización inteligente, aunque la probabilidad que exista vida fuera de la Tierra es alta. O bien la humanidad es la única forma de vida o somos la forma de vida más avanzada aquí o … ¿?

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PARA SABER MÁS

Paradoja de Fermi

Principio de mediocridad

Hipótesis de la tierra especial

Planetas ricitos de oro

Basándose en la ecuación de Drake, el astrónomo Seth Shostak declaró que entre 2020 y 2025 se espera obtener una señal concluyente que pruebe contacto extraterrestre. Pero ¿cómo se buscan señales de vida alienígena?

● SETI (Search​ for Extra-Terrestrial Intelligence​) ​es el conjunto de programas que exploran el universo en búsqueda de señales de vida extraterrestres.

Uno de los proyectos es SETI@home​ ,​ que tiene como objetivo analizar señales de radio buscando signos de inteligencia extraterrestre. Gracias a los ordenadores personales de de más de 5 millones de voluntarios, un programa instalado en el ordenador de cada uno de ellos, utiliza recursos inactivos del procesador para analizar las señales que se captan con la antena parabólica del radiotelescopio de Arecibo.

Las señales se buscan con radiotelescopios en la franja de radio de 21 cm., concretamente a 1.420,4056 MHz, que​ es la frecuencia del Hidrógeno neutro y no se ve afectado por el polvo y gas interestelar y es capaz de atravesar nuestra atmósfera. Se piensa que cualquier​ civilización inteligente avanzada debería conocer que la frecuencia natural de emisión del Hidrógeno neutro proporciona un canal óptimo para la emisión y recepción de señales. Otras misiones son:

MISIÓN KEPLER ​(ahora​ K2)

➢ 2009 - actualidad ➢ Constelaciones Cisne y Lira de la Vía Láctea ➢ Tabby’s KIC 8462852 (2015) ➢ NASA ➢ más de 4.000 exoplanetas encontrados

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ALLEN TELESCOPE ARRAY (ATA)

➢ 2007 - actualidad ➢ 42 antenas de radio ➢ SETI Institute ➢ California

JAMES WEBB SPACE TELESCOPE (JWST)

➢ Lanzamiento previsto en 2020 ➢ Frecuencia infrarroja (1-27 micrómetros) ➢ Sucesor del Hubble ➢ NASA, ESA, CSA

Para hacernos una idea del espacio que explora la misión Kepler, observamos la franja amarilla de la imagen adjunta:

Por otra parte, hay que tener en cuenta que las señales de radio viajan a la velocidad de la luz, con lo que supuestas civilizaciones extraterrestres alejadas de nosotros, por ejemplo a 200 años luz, y que nos estuvieran observando, estarían viendo la Tierra en la época de 1800. Hasta ahora hay algunas señales aún inexplicadas, como la señal Wow en 1977, que fue 30 veces más intensa que el ruido de fondo de microondas del Universo. De todas maneras, nunca se volvió a repetir, con lo que se cree que fue una señal terrestre, que accidentalmente fue detectada por el radiotelescopio Big Ear.

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PARA SABER MÁS

Misión Kepler

Allan Telescope Array

James Webb Telescope

Emisión en hidrógeno neutro

Señal Wow

Retos para casa:

1. En modo clase invertida (flipped​ classroom​), se pide a los alumnos que conjeturen qué son estas imágenes, que las descifren y las ordenen según su criterio.

Se dan una serie de pistas que deberán agrupar y relacionar con cada imagen:

a) Sonidos de la Tierra b) Carl Sagan f) Voyager c) Frank Drake g) Pioneer d) Bach h) 21 cm. e) Arecibo i) 1977

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j) 55 idiomas m) 1974 k) Audio en MP3 n) 1679 l) Púlsares o) 1972

2. ¿Qué relación hay entre el programa METI o SETI Activo y la estrella enana roja Luyten? ¿Qué busca el programa Einstein@home? ¿Cuál es el objetivo del programa SETG?

3. ¿En qué consiste el programa BreakThrough Starshot?

4. Opcional: unirse a SETI@home​ .​ Necesitarás instalarte el programa Boinc

PARA SABER MÁS

Qué es SETI@home

Programa BOINC

SETI Activo

Programa Breakthrough Starshot

CONCLUSIÓN:

Tiempo: 30​ minutos

Contenido: Se​ divide la clase en 3 ó 6 grupos. A cada grupo se le da un enlace:

1. https://es.wikipedia.org/wiki/Mensaje_de_Arecibo 2. https://es.wikipedia.org/wiki/Placa_de_la_Pioneer 3. https://es.wikipedia.org/wiki/Disco_de_oro_de_las_Voyager

En 15 minutos aproximadamente, cada grupo debe tomar nota de los siguientes elementos y comprobar si las suposiciones que realizaron durante los retos para casa fueron ciertas:

→ nombre del mensaje → año → impulsor → contenido del mensaje → misión espacial

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Cada grupo nombra 1 ó 2 embajadores (dependiendo de si inicialmente se han hecho 3 ó 6 grupos), que serán los responsables de transmitir el mensaje a los demás grupos.

Para finalizar, se pide que, con los grupos base, realicen una línea​ de tiempo con los mensajes enviados a lo largo de la historia, señalando la fecha de envío, la estrella y constelación donde fueron enviados y el año que se calcula que llegará el mensaje: ● The Morse Message (1962) ● ​(1974) ● Cosmic Call ​1 (1999) ● Teen Age Message ​(2001) ● Cosmic Call 2 (2003) ● Across the Universe ​(2008) ● A Message From Earth (2008) ● Hello From Earth ​(2009) ● RuBisCo ​(2009) ● Wow! ​Reply (2012) ● Lone Signal ​(2013) ● A Simple Response to an Elemental Message ​(2016)

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